論文の概要: Distributed Realization of Color Codes for Quantum Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10693v1
• Date: Thu, 15 May 2025 20:33:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-19 14:36:13.563887
• Title: Distributed Realization of Color Codes for Quantum Error Correction
• Title（参考訳）: 量子エラー補正のための色符号の分散実現
• Authors: Nitish Kumar Chandra, David Tipper, Reza Nejabati, Eneet Kaur, Kaushik P. Seshadreesan,
• Abstract要約: 我々は、(6.6.6)カラーコードを実現するための分散アーキテクチャを提案し、分析する。 このアーキテクチャは、異なる量子処理ユニット(QPU)に格納されたカラーコードのパッチを、絡み合ったペアを介して相互接続する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9550226415527892
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Color codes are a leading class of topological quantum error-correcting codes with modest error thresholds and structural compatibility with two-dimensional architectures, which make them well-suited for fault-tolerant quantum computing (FTQC). Here, we propose and analyze a distributed architecture for realizing the (6.6.6) color code. The architecture involves interconnecting patches of the color code housed in different quantum processing units (QPUs) via entangled pairs. To account for noisy interconnects, we model the qubits in the color code as being subject to a bit-flip noise channel, where the qubits on the boundary (seam) between patches experience elevated noise compared to those in the bulk. We investigate the error threshold of the distributed color code under such asymmetric noise conditions by employing two decoders: a tensor-network-based decoder and a recently introduced concatenated Minimum Weight Perfect Matching (MWPM) algorithm. Our simulations demonstrate that elevated noise on seam qubits leads to a slight reduction in threshold for the tensor-network decoder, whereas the concatenated MWPM decoder shows no significant change in the error threshold, underscoring its effectiveness under asymmetric noise conditions. Our findings thus highlight the robustness of color codes in distributed architectures and provide valuable insights into the practical realization of FTQC involving noisy interconnects between QPUs.
• Abstract（参考訳）: カラーコード(Color codes)は、トポロジカルな量子エラー訂正符号の第一級であり、最小限の誤差しきい値と2次元アーキテクチャとの構造的整合性を持ち、フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)に適している。 本稿では, (6.6.6) カラーコードを実現するための分散アーキテクチャを提案し, 解析する。 このアーキテクチャは、異なる量子処理ユニット(QPU)に格納されたカラーコードのパッチを、絡み合ったペアを介して相互接続する。 ノイズの多い相互接続を考慮し,カラーコード中のキュービットをビットフリップノイズチャネルとしてモデル化し,パッチ間の境界(シーム)のキュービットはバルクよりも高ノイズを経験する。 このような非対称雑音条件下での分散色符号の誤差閾値をテンソルネットワークベースのデコーダと最近導入された最小重みマッチング(MWPM)アルゴリズムを用いて検討する。 シミュレーションにより,シーム量子ビット上の雑音の増大はテンソル・ネットワーク・デコーダのしきい値がわずかに低下することを示したが,コンカレントMWPMデコーダは誤差閾値に有意な変化を示さず,非対称雑音条件下での有効性を裏付けた。 そこで本研究では,分散アーキテクチャにおけるカラーコードの堅牢性に注目し,QPU間のノイズの多い相互接続を含むFTQCの実現に関する貴重な知見を提供する。

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